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专访Newport:用先进创新的光电技术 助力光通信5G发展

摘要:进入2020年,随着我国“新基建”内涵正式确定,新一代信息技术演化而成的信息基础设施,诸如5G、数据中心、工业互联网等领域进入发展新阶段,基于光电技术的光通讯作为新一代信息基础设施的核心,在要求更高技术的同时,也给光电产业将带来新一轮发展机遇。近日,讯石专访了全球领先的光电产品和解决方案提供商美国Newport公司,了解光电技术产品将如何为新一代信息基础设施建设创造价值,以及Newport帮助中国光通讯升级发展的愿景。

  ICC讯 进入2020年,随着我国“新基建”内涵正式确定,新一代信息技术演化而成的信息基础设施,诸如5G、数据中心、工业互联网等领域进入发展新阶段,基于光电技术的光通讯作为新一代信息基础设施的核心,在要求更高技术的同时,也给光电产业将带来新一轮发展机遇。近日,讯石专访了全球领先的光电产品和解决方案提供商美国Newport公司,了解光电技术产品将如何为新一代信息基础设施建设创造价值,以及Newport帮助中国光通讯升级发展的愿景。

  Newport中国销售经理徐东洋向讯石介绍,新一代的信息基础设施包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施和以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。这些基础设施需要以光通讯作为承载,会产生新一轮对光纤光缆、光模块光器件的大量需求,光通讯产业供应链必将收益,尤其在当前疫情导致全球经济减速的情况下,凸显行业千载难逢的机遇,也是Newport的机遇。

  作为全球光电技术的领导者,成立于1969年的Newport已经在高功率半导体、固态和超快激光器、光子仪器、亚微米定位系统、隔振、光学子系统以及精密自动化等领域积累了大量的专业知识,在帮助客户提升制造、科研能力和工作效率上做出贡献。得益于长期持续的高强度研发投入,Newport许多光学产品均成为业内领先产品,各产品组合为客户提供全方位解决方案,实现了1+1大于2的效果,深受客户好评。

  面向光通讯器件研发、制造及测试的Newport产品

  讯石认为,Newport以丰富、多样、先进的光学、光电、机械专业知识和产品组合,面向光通讯产品的高效研发、组装制造和可靠测试,以及拥有超过40年的实践经验而闻名。

  在光通讯领域,光芯片被誉为光通讯产业链上的明珠,通常约有90%以上的光模块故障来自光芯片。因此,光芯片测试工作意义重大,Newport面向光芯片测试提供高稳定性的低噪声电流源和温度控制器(型号LDC-3726),以可靠性、精度和易用性在业内闻名。该产品基于微处理器的、业界领先的高性能仪器。其电流输出稳定性(1小时)<20 ppm;TEC 电流1小时稳定性±0.001 oC,适合于需求高稳定性激光电流源的各种应用,可在恒定功率或恒定电流模式下操作。

Newport低噪声电流源和温度控制器(LDC-3726)

  可靠的光芯片需要经过严苛的环境测试,通过老化来发现芯片的各类瑕疵,Newport旗下ILX 品牌便专注于此,其是全球最早研发和生产光芯片老化测试设备的公司之一。Newport ILX 的老化测试设备LRS-9434具备ACC、APC 和 LIV测试模式,提供电压、温度的控制和测量,提供老化过程中实时监测光功率,数千小时的精准测量。该设备拥有可程控的电流源缓上电和缓下电时间,以降低热冲击,用户自定义的过电流保护,过温和欠温保护,用户可自行控制激光器关闭。能很好的保护光芯片,减少光芯片老化过程中的失效率。

Newport ILX老化测试设备(LRS-9434)和软件LIV测试界面

  更多的产品测试,Newport提供高精度、高采样速率的光功率计, 1936-R和2936-R台式光功率计堪称市场上最先进的光功率和能量计产品之一,适用于高速调制光测量,数据采样频率高达10 kHz,数据保存在单板存储器中,五种模拟和五种数字滤波器设置,具有用于同步测量的输入和输出触发功能。其关键参数如下:

  精度±0.2 % for CW;±1 % for Peak to Peak

  分辨率 (% of Full Scale):0.0004

  采样频率250 kHz (10 kHz accessible by user)

  Newport 还提供有低成本的光电二极管光纤探测器和高性能球面式光纤探测器,例如918D-IS-IG。

1936-R 和 2936-R 台式光功率计


Newport 光功率计全系列

Newport带积分球光探测器(918D-IS-IG)

  Newport在光通讯制造环节上也有出色的产品组合,其光学隔振产品已经广泛应用在光器件生产线上。公司的高性能精密隔振平台Vision系列,以精密级高性能 Vision IsoStation(型号M-VIS3660-PG4-325A)为例,其集行业领先的隔振性能、先进的模态阻尼技术于一身,简单易用,是业界公认的高性能隔振工作站配备有精密级模态阻尼光学面包板,I-325隔离器,总载重能力达1300 磅(590Kg),宽度为30 英寸(750 mm)或36英寸(900 mm),集成气泡水平仪、地震保护装置和浮子高度指示,还可使用种类丰富的配件来定制客户工作台。

Newport 光学隔振平台(M-VIS3660-PG4-325A)

  除了高性能精密隔振平台,Newport还提供高阻尼隔震垫(型号ND01)和气浮隔振垫(型号SLM-6A),隔绝和阻尼外界震动,提高光耦合的准确性和耦合效率。据介绍,ND01阻尼系数超高,其恒定固有频率设计可实现更佳的隔离,易于与面包板或现有支撑结构集成和无尘室兼容设计。

Newport 高阻尼隔震垫(ND01)

  SLM-6A紧凑型气浮隔振垫是需要更高偏转隔振器的应用的理想之选。SLM 的机械结合设计包含强制锁定系统,以确保性能和安全操作。稳固的机械设计和可靠的性能使其成为工业设备、工具和机械等应用的理想之选。薄型高容量气动弹性支架,刚性侧壁设计可以实现比气囊更好的隔离,无需调平阀、计量器、滤光片或调节器。即使没有空气压力,也可以继续支持和隔离。

Newport 气浮隔振垫(SLM-6A)


Newport光芯片驱动、控制、耦合、测试、隔振完整方案

  除了上述产品应用,Newport还致力于将光电知识应用于光通讯的前沿技术热点,例如硅光子学、Co-packget、400G/800G光模块等。Newport提供可调谐激光器、光学镜架、光芯片老化测试设备、精密运动控制、光功率和光斑测试、光学隔振、高速率光探测器等高性能产品可以帮助客户解决研发过程中的各种挑战,提高研发效率。

Newport 为硅光子学、Co-packget、400G/800G光模块提供相关产品

Newport1474-AInGaAs 高速光接收器,630-1620 nm,38 GHz,单模 FC

  Newport先进光学耦合系统帮助客户实现高精度耦合组装

  在光通讯领域,光学耦合的精度和效率是影响器件甚至整个光路系统运作的关键。徐经理表示,光芯片到透镜(Lens)和透镜到光纤的耦合需要高精度的对准,多方因素会影响光学对准的精度和效率,如单模光纤、多模光纤、阵列、光波长、纤芯直径、光波外形与大小和光功率(mW-pW)等因素。Newport以最简单的三轴耦合台(型号VP-25XL-XYZL)为例(如下图),讲解实现高精度耦合组装对运动台、光学隔振、高速光功率计的要求。

Newport 电动三轴光学耦合系统

  关键参数:最小位移增量10 nm;双向重复精度±0.05 μm;精度±0.5 μm;稳态误差10 nm(Newport 控制器提供螺旋找光和爬坡找光等应用程序)

  首先,运动台是保障高精度耦合的基础,Newport电动三轴运动台(型号VP-25XL-XYZL)是精密紧凑型线性位移台,以超紧凑的外形尺寸提供高精度定位性能。其低摩擦滚珠丝杠传动提供了强劲、可靠的性能,具有极好的推力和最小的热引起的位置漂移。结合0.01 μm的极佳最小位移增量和25mm的行程,VP-25XL-XYZL非常适合需要对小部件进行精细操作的应用,如光纤对准。VP-25XL-XYZL位移台配备了手动调节旋钮,用途广泛,足以处理自动化和非自动化任务。典型的应用包括光纤对准、微装配和微机械加工。同时,Newport 控制器提供螺旋找光和爬坡找光等应用程序

  其次,隔振是影响光学耦合的重要且细微的因素,因为来自于地面或系统本身几微米的振动都会影响耦合精度和效率。Newport开发的Vision系列光学隔振平台(型号M-VIS3660-PG4-325A)在水平/垂直共振频率和水平/垂直隔振上具有优秀的关键参数。详细参数如下:

  水平共振频率 1.2 Hz;水平隔振,5 Hz @90%,10 Hz @ 98%

  垂直共振频率 1.5 Hz;垂直隔振,5 Hz @90%,10 Hz @ 98%

  第三,光学耦合需要捕捉光功率到达的最佳状态,这就需要高速光功率计提供快速和准确的反馈信号,以便锁定耦合的最佳状态。Newport 台式光功率计2936-R 是业界最高速率采样的光功率计,其采样速率达到10KHZ,支持模拟量输出。

  基于专业、丰富的光学、电路、机械技术知识,Newport 还提供其他多轴运动耦合台(如下图),来满足客户在光学耦合组装过程中遇到的各类高精度难题。

Newport 6轴不锈钢手动光纤耦合台,适用于研发和小批量生产

Left: 561D-YZ, 561-OBJ;Right: 561D-XYZ, 561-TILT, 561-GON, 561-GB, 561-FH


Newport 六轴并联定位系统HXP50

六轴并联定位系统适合于大批量生产,尤其是需要小尺寸多轴运动的应用场景。

  全球布局支持中国新基建推动5G升级发展

  讯石看到,作为光通讯产业链中的辅助环节,Newport光电、机械产品组合为器件组装、性能和可靠性测试做出不可磨灭的贡献。致力于支持光通讯客户的高端产品研发、制造和测试,Newport深度布局中国市场,一支30多人的资深工程师团队分布在全国各地,为客户提供售前和售后技术支持,公司在无锡和深圳设有精密光学实验室为客户提供测试、打样和维修等服务。

  从全球来看,Newport中国服务体系的健全得益于集团在全球布局和资源汇聚,2018年全球研发超过1.7亿美元,研发中心遍布美国、欧洲、以色列和中国等地区,超过5600多名员工。Newport全球体系有效地支持全资子公司理波光电科技(无锡)有限公司的发展,助力中国客户迎接新基建挑战,推动新一代的信息基础设施发展。

  展望未来,Newport将引领光电解决方案前沿技术,在中国市场投入更多资源和产品,支持中国5G建设,促进中国光通讯由4G到5G的升级发展。Newport的愿景是致力于不断发展我们的知识和经验,以提供创新的产品和专业知识,推动客户的技术进步。

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